海綿鈦
§ 鈦元素介紹
鈦（Titanium）是一種金屬化學元素，化學符號Ti，由于其在自然界中存在分散并難以提取，被認為是一種稀有金屬。在地殼中，鈦的含量為0.61%，在結構金屬中居第4位，僅次于鐵、鋁、鎂。鈦是一種銀白色的過渡金屬，熔點為(1660±10)℃，沸點為3287℃，密度為4.506g/cm3。由于鈦具有熔點高、比重小、比強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、導熱系數低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應力小等特點，被廣泛應用于航空、航天、電力、生物醫療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領域，被譽為“太空金屬”、“現代金屬”、“海洋金屬”和“戰略金屬”。目前，工業上用來生產鈦的礦石主要有金紅石和鈦鐵礦。
§ 鈦材產業是戰略新興產業，近年政策持續加碼
1791年，鈦以含鈦礦物的形式在英格蘭的康沃爾郡被發現，1795年德國化學家克拉普羅特在分析匈牙利產的紅色金紅石時也發現了這種氧化物，1910年被美國化學家亨特第一次用鈉還原TiCl4制得純度達99.9%的金屬鈦。1940年鎂還原法和鈉還原法成為生產海綿鈦的工業方法。1948年，美國用鎂還原法制出2噸海綿鈦，從此開始了鈦的工業化生產。隨后日本在1952年、英國在1953年、蘇聯在1956年相繼開始生產海綿鈦。中國鈦工業發展大致經歷了四個時期：開創期（20世紀50年代）——建設期（60-70年代）——初步發展期（80-90年代）——快速成長期（21世紀后）。
§ 海綿鈦
海綿鈦是指用金屬熱還原法生產出的海綿狀金屬鈦，純度%（質量）一般為99.1～99.7，雜質元素%（質量）總量為0.3～0.9，雜質元素氧%（質量）為0.06～0.20，硬度(HB)為100～157。其外表呈疏松多孔海綿狀，性質活潑，極易氧化，是制備鈦材的主要原材料。根據純度、雜質含量和硬度，海綿鈦一共可分為七個等級，其中僅高品質0A級及0級可用于航空航天和軍工領域，1-5級海綿鈦品質相對較低，主要應用于化工工業領域。生產海綿鈦的方法有鎂熱還原法和鈉熱還原法，目前全球生產海綿鈦的主流方法為鎂熱還原法，又被稱為克羅爾法，分為半流程和全流程兩種方式。半流程工藝僅包含鎂熱還原蒸餾，隨著供給側結構性改革的深入及環保要求的升級，海綿鈦行業大部分半流程或落后產能被迫退出市場。全流程生產流程從冶煉鈦渣制取四氯化鈦，精制四氯化鈦，金屬鎂還原四氯化鈦，最后蒸餾獲得海綿鈦。目前市場上海綿鈦的生產方式主要采取全流程工藝（制四氯化鈦+鎂還原蒸餾）。熔鹽氧化工藝：由高鈦渣、石油焦和氯氣在熔融狀態下的NaCl中發生氣固反應，反應器溫度、壓力控制在800℃、0.003MPaG，生成粗TiCl4及CO、CO2等副產物。反應為放熱反應。主要反應方程式如下：2TiO2+4Cl2+3C→2TiCl4+2CO+CO2。還蒸工序工藝原理：采用熱鎂金屬還原四氯化鈦生產海綿鈦工藝，還原反應主反應方程式如下：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2+Q。
§ 全球海綿鈦
受中國海綿鈦產量快速增長的推動，近年全球海綿鈦供給呈現穩步增長態勢。根據美國地質調查局數據，2022年全球海綿鈦產量26萬噸，2016年以來呈現快速增長態勢。但從區域來看，2016年以來，除中國外全球其他區域海綿鈦產量呈現穩定態勢，基本維持在11萬噸左右。歷史上中國海綿鈦工業與美日、獨聯體國家還存在一定差距，部分高端產品依賴進口。從《海綿鈦工業生產現狀及發展》（申慶飛）、新材料在線的研究的來看，相比海外主要海綿鈦生產企業主要聚焦于航空級，歷史上我國海綿鈦在產品質量、工藝控制上與海外主要海綿鈦供給國存在一定差距。
2023年隨著國內部分航空級、轉子級海綿鈦項目投入投產，國內海綿鈦產業實現了進口替代、邁向了出口高端化的局面，全球競爭力進一步提升。從海關總署披露的數據，2023年1-11月國內海綿鈦出口5478噸，進口134噸；相比2022年凈進口9445噸，出現大幅扭轉。同時從價格來看，出口均價由2022年的均價7.92美元/kg提升到9.3美元/kg，進口均價由8.73美元/kg下降到6.88美元/kg，出口均價高于進口均價26%。反映了海綿鈦不僅僅實現了高端進口替代，也開始邁向出口高端化。中國海綿鈦生產主要集中在遼寧、云南、新疆、河南，四川等地，其中遼寧是我國海綿鈦產量第一大省。根據鋼聯數據，2023年全國海綿鈦產量20.7萬噸，其中遼寧產量5.72萬噸，全國占比28%。云南、新疆、河南、四川等地的產量全國占比均達到13%及以上。目前，遼寧已經培育了十多家高新技術企業，主導產品有鈦金屬及鈦合金鑄件、中間合金等，海綿鈦生產企業主要分布在朝陽、錦州等地區。海綿鈦行業集中度高于鈦渣。按照產能測算，截止2023年年末龍佰集團、洛陽雙瑞萬基、朝陽金達、寶鈦華神、攀鋼集團五家產能合計占比達到61%。其中龍佰集團在國內擁有云南、甘肅兩個基地，合計產能達到5萬噸，占比到21%，除此之外，洛陽雙瑞萬基、朝陽金達、寶鈦華神、攀鋼集團的海綿鈦產能均超過10%。整體行業集中度高于鈦渣環節。擁有鈦資源的企業通過一體化布局、新增投資、提升市場占有率是行業的主要競爭態勢。近年來以龍佰集團、攀鋼集團、安寧股份、新疆湘晟為代表的、擁有鈦礦資源的企業，通過延伸產業鏈，形成了鈦渣-海綿鈦一體化布局，并且進一步通過新建產能，提升市場占有率。電力價格是決定海綿鈦成本競爭力的關鍵因素。產業鏈上鈦礦-鈦渣-海綿鈦環節的集中度、壁壘、產能、進出口、成本因素等供給特性差異引發的利潤流向是：先資源端、再海綿鈦、最后鈦渣。區域電力價格優勢對產業鏈上的企業，尤其是鈦渣、海綿鈦企業帶來成本競爭力。
鈦提取技術可以使用HEL的Simular進行測評。
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關于HELH.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年，總部設在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿（北京）有限公司于2020年在北京設立。目前，H.E.L仍然是全球首屈一指的過程工藝及安全專業咨詢機構，同時已經發展成為一家致力于為客戶提供專業的化學反應過程篩選、工藝開發、過程優化以及反應危害評估設備的國際集團企業。
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